TYÖ 1 - Hankaussähkötutkimus

Luettele aineita, jotka sähköistyvät hankauksessa. Mainitse, millä materiaalilla hankasit ja mitä.
Esim. muovi ja muovi, villakangas ja muovi, villa ja muovi

Luettele aineita, jotka eivät sähköistyneet hankauksessa. Mainitse, millä materiaalilla hankasit ja mitä.
Esim. villa ja metalli

Miten hankaamisen määrä vaikutti välähdyksen voimakkuuteen?
Mitä enemmän ainetta hankasi, sitä voimakkaampi oli välähdys.


TYÖ 2: Varauksen merkki

a) Havainnot (eboniittisauva + villakangas):
Välähdys tapahtuu sauvan puolella. Tällöin eboniittisauvan varaus on negatiivinen.

b) Havainnot (lasisauva + silkkikangas):
Välähdys tapahtuu käden puolella. Tällöin lasisauvan varaus on positiivinen.

Luokka pitää olla pimennettynä, koska välähdykset eivät välttämättä ole helposti nähtäviä. Työ ei välttämättä onnistu uudenmallisella hohtolampulla, koska siinä välähdys tapahtuu aina keskellä. ks. kuvat: uusi ja vanha hohtolamppu.

Kuvassa ylempänä uudemapaa mallia oleva hohtolamppu. Alemmalla vanhemman mallisella hohtolampulla saa osoitettua varauksen merkin.

Hohtolampulla saadaan selville varauksen merkin lisäksi myös varauksen suuruus. Hohtolamppu välähtää negatiivisen varauksen puolella. Välähdyksen voimakkuus kertoo varauksen voimakkuuden.


TYÖ 3 - Sähköisiä veto- ja poistovoimia

Hankaa ensin eboniittisauvaa villakankaalla ja aseta se herkkäliikkeisen jalustan päälle. Hankaa tämän jälkeen lasisauvaa muovikalvolla. Vie lasisauva lähelle hangattua eboniittisauvaa. Mitä huomaat?
Sauvojen välillä on vetovoima.

Hankaa eboniitti sauva uudelleen villakankaalla ja aseta se herkkäliikkeiselle jalustalle. Hankaa sitten toista eboniittisauvaa villakankaalla. Vie hangattu sauva toisen lähelle. Mitä huomaat?
Sauvojen välillä on poistovoima.

Tutki hohtolampun avulla, minkä varauksen eboniittisauva ja lasisauva saavat. Miten varaukset vuorovaikuttavat keskenään?
Eboniittisauva varautuu villakankaalla negatiiviseksi ja lasisauva muovista positiiviseksi. Erimerkkiset varaukset vetävät toisiaan puoleensa ja samanmerkiset varaukset hylkivät.

Huomioita:
Jos ilma on erityisen kostea, voi olla, että hankaussähkötyöt eivät onnistu hyvin. Tällöin lasisauvan hankaamisen muovikalvolla ( = vetovoiman osoittaminen) voi korvata siten, että hankaa eboniittisauvaa villakankaalla. Vetovoima saadaan osoitettua siten, että sama hangattu villakangas viedään hangatun eboniittisauvan lähelle. Tällöin ne vetävät toisiaan puoleensa.


TYÖ 4: Taikurin viivoitin

Hankaa muovista viivoitinta esimerkiksi hiuksiisi tai puseroosi. Vie se sen jälkeen lähelle paperisilppua. Mitä havaitset?
Paperinpalat tarttuvat viivoittimeen etäältäkin.

Mistä ilmiö johtuu? Kokeile, toimisiko se samalla tavalla jonkin muun kappaleen kanssa.
Viivoittimen hankaaminen saa siihen aikaan sähkövarauksen. Kun varattu viivoitin viedään neutraalin paperisilpun lähelle, tapahtuu niissä polarisaatio eli paperin molekyylien kääntyminen. Kääntymisen vaikutuksesta paperin palan viivoittimen puoleinen reuna on positiivisesti varautunut. Siten paperinpalat tarttuvat negatiivisesti varautuneeseen viivoittimeen.

Viivoittimen pitäisi vetää puoleensa kaikkia eristemateriaaleja, mutta kappaleet voivat olla liian suurimassaisia, että vuorovaikutuksen suuruus ei riitä liikuttamaan niitä.

TYÖ 5: Varauksen suuruus

Hankaa eboniittisauvaa hieman villakankaalla. Kosketa sauvalla elektroskoopin kantaa. Mitä havaitset?
Elektroskoopin viisari asettuu toiseen asentoon.

Mistä ilmiö johtuu?
Negatiivisesti varautuneesta eboniittisauvasta siirtyy ylimääräisiä elektroneja elektroskoopin kantaan ja viisariin. Siten ne saavat negatiivisen varauksen ja viisari alkaa hylkimään runkoa. Tämän seurauksena viisari asettuu toiseen asentoon.

Kahden mallisia elektroskooppeja negatiivisesti varautuneina. Koska osoittimella ja rungolla on samanmerkkinen varaus, hylkii ne toisiaan. Siten osoitin kääntyy.

Pura elektroskoopin varaus koskettamalla kantaa kädelläsi. Hankaa uudelleen eboniittisauvaa villakankaalla, mutta tällä kertaa voimakkaammin. Kosketa sauvalla elektroskoopin kantaa. Mitä havaitset?
Käden kosketus purkaa varauksen eli ylimääräiset elektronit siirtyvät käden kautta maahan. Elektroskoopilla ei ole enää sähköistä varausta. Viisari värähtää suurempaan asentoon, kun enemmän hangatulla sauvalla kosketaan kantaa.

Selitä ilmiö.
Osoitin kääntyy eri asentoon, koska varauksen suuruus on tapauksissa eri. Kun eboniittisauvaa hangataan enemmän, siirtyy siihen enemmän negatiivisia elektroneja kuin vähäisemmällä hankauksella. Ylimääräiset elektronit siirtyvät elektroskooppiin, kun sitä kosketaan varatulla eboniittisauvalla.


TYÖ 6 - Sähköinen influenssi (demo)

Hankaa eboniittisauvaa villakankaalla. Vie varattu sauva lähelle elektroskoopin kantaa. Mitä huomaat
Elektroskoopin viisari heilahtaa, kun varattu sauva tuodaan kannan lähelle.

Mistä ilmiö johtuu?
Eboniittisauva varautuu negatiivisesti, kun sitä hangataan villalla. Sauvan negatiivinen varaus saa aikaan varausten jakautumisen elektroskoopin rungossa ja osoittimessa siten, että elektronit siirtyvät mahdollisimman kauaksi varautuneesta sauvasta. Näin runko ja osoitin saavat hetkellisesti negatiivisen varauksen ja ne alkavat hylkiä toisiaan. Tämä havaitaan osoittimen heilahduksena. Kun varattu sauva viedään kauemmaksi, palaavat elektronit paikoilleen, jolloin varausjakaumaa ei ole. Viisari palaa lepoasentoon (ks. elektroskoopin kuvat yllä).

Mikä on ilmiön nimi?
Kyseessä on sähköinen influenssi. Varausjakauma syntyi johteeseen, josa elektronit pääsevät liikkumaan vapaasti.